Le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA pourra explorer encore plus de questions cosmiques, grâce à un nouveau filtre proche infrarouge. La mise à niveau permettra à l'observatoire de voir des longueurs d'onde de lumière plus longues, ouvrant de nouvelles opportunités passionnantes de découvertes depuis le bord de notre système solaire jusqu'aux confins de l'espace.

« C'est incroyable que nous puissions apporter un tel changement à la mission après que tous les composants principaux aient déjà passé leurs examens de conception critiques, " a déclaré Julie McEnery, le scientifique principal du projet du télescope spatial romain au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "En utilisant le nouveau filtre, nous pourrons voir toute la plage infrarouge que le télescope est capable de visualiser, donc nous maximisons la science que Roman peut faire."

Avec le nouveau filtre, La couverture en longueur d'onde de la lumière visible et infrarouge de Roman s'étendra sur 0,5 à 2,3 microns, soit une augmentation de 20 % par rapport à la conception originale de la mission. Cette gamme permettra également plus de collaboration avec les autres grands observatoires de la NASA, dont chacun a sa propre façon de voir le cosmos. Le télescope spatial Hubble peut voir de 0,2 à 1,7 microns, ce qui lui permet d'observer l'univers en lumière ultraviolette à proche infrarouge. Le télescope spatial James Webb, lancement en octobre, verra de 0,6 à 28 microns, lui permettant de voir dans le proche infrarouge, moyen infrarouge, et une petite quantité de lumière visible. la gamme de longueurs d'onde améliorée de Roman, avec son champ de vision beaucoup plus large, révélera des cibles plus intéressantes pour Hubble et Webb à suivre pour des observations détaillées.

Élargir les capacités de Roman pour inclure une grande partie de la bande K proche infrarouge, qui s'étend de 2,0 à 2,4 microns, nous aidera à regarder plus loin dans l'espace, sonder plus profondément dans les régions poussiéreuses, et voir plus de types d'objets. Les vastes études cosmiques de Roman dévoileront d'innombrables corps célestes et phénomènes qui seraient autrement difficiles ou impossibles à trouver.

"Un changement apparemment minime dans la gamme de longueurs d'onde a un effet énorme, " dit Georges Hélou, directeur de l'IPAC chez Caltech à Pasadena, Californie, et l'un des partisans de la modification. "Roman verra des choses 100 fois plus faibles que les meilleurs relevés terrestres en bande K peuvent voir en raison des avantages de l'espace pour l'astronomie infrarouge. Il est impossible de prédire tous les mystères que Roman aidera à résoudre en utilisant ce filtre."

Des trésors dans notre arrière-cour cosmique

Alors que la mission est optimisée pour explorer l'énergie noire et les exoplanètes - des planètes situées au-delà de notre système solaire - son énorme champ de vision capturera également des trésors d'autres merveilles cosmiques.

Roman excellera à détecter la myriade de petits, corps obscurs situés aux abords de notre système solaire, au-delà de l'orbite de Neptune. Grâce à sa vision améliorée, la mission pourra désormais rechercher de la glace d'eau dans ces masses.

Cette région, connue sous le nom de ceinture de Kuiper, contient les restes d'un disque primordial de corps glacés qui ont été laissés par la formation du système solaire. Beaucoup de ces fossiles cosmiques sont en grande partie inchangés depuis leur formation il y a des milliards d'années. Les étudier fournit une fenêtre sur les premiers jours du système solaire.

La plupart des habitants d'origine de la ceinture de Kuiper n'y sont plus. Beaucoup ont été jetés dans l'espace interstellaire alors que le système solaire prenait forme. D'autres ont finalement été envoyés vers le système solaire intérieur, devenir des comètes. De temps en temps, leurs nouveaux chemins croisaient l'orbite de la Terre.

Les scientifiques pensent que les impacts de comètes anciennes ont livré au moins une partie de l'eau de la Terre, mais ils ne savent pas combien. Un recensement de la glace d'eau sur les corps du système solaire externe pourrait offrir des indices précieux.

Lever les voiles de poussière

Même si c'est un peu contre-intuitif, notre galaxie de la Voie lactée peut être l'une des galaxies les plus difficiles à étudier. Quand nous regardons à travers le plan de la Voie lactée, de nombreux objets sont masqués par des nuages ​​de poussière et de gaz qui dérivent entre les étoiles.

La poussière diffuse et absorbe la lumière visible car les particules sont de la même taille ou même plus grandes que la longueur d'onde de la lumière. Étant donné que la lumière infrarouge voyage en ondes plus longues, il peut passer plus facilement à travers les nuages ​​de poussière.

L'observation de l'espace en lumière infrarouge permet aux astronomes de percer des régions brumeuses, révélant des choses qu'ils ne pourraient pas voir autrement. Avec le nouveau filtre de Roman, l'observatoire sera désormais capable de scruter à travers des nuages ​​de poussière jusqu'à trois fois plus épais qu'il ne le pouvait comme prévu à l'origine, qui nous aidera à étudier la structure de la Voie lactée.

La mission repérera les étoiles qui se trouvent dans et au-delà du hub central de notre galaxie, qui est densément rempli d'étoiles et de débris. En estimant à quelle distance se trouvent les étoiles, les scientifiques pourront reconstituer une meilleure image de notre galaxie d'origine.

La vue élargie de Roman nous aidera également à en apprendre encore plus sur les naines brunes, des objets qui ne sont pas assez massifs pour subir une fusion nucléaire dans leur noyau comme les étoiles. La mission trouvera ces "étoiles ratées" près du cœur de la galaxie, où les événements catastrophiques comme les supernovae se produisent plus souvent.

Les astronomes pensent que cet emplacement peut affecter la formation des étoiles et des planètes, car les étoiles en explosion ensemencent leur environnement avec de nouveaux éléments lorsqu'elles meurent. En utilisant le nouveau filtre, la mission pourra caractériser les naines brunes en sondant leur composition. Cela pourrait nous aider à identifier les différences entre les objets proches du cœur de la galaxie et dans les bras spiraux.

Regarder à travers l'étendue de l'espace

Si nous voulons voir les objets les plus éloignés dans l'espace, nous avons besoin d'un télescope infrarouge. Alors que la lumière voyage à travers l'univers en expansion, il s'étend dans des longueurs d'onde plus longues. Plus il voyage avant de nous atteindre, plus ses longueurs d'onde sont étendues. La lumière UV s'étend jusqu'aux longueurs d'onde de la lumière visible, puis la lumière visible s'étend à l'infrarouge.

En étendant la vue de Roman encore plus loin dans l'infrarouge, la mission pourra voir à l'époque où l'univers avait moins de 300 millions d'années, soit environ 2% de son âge actuel de 13,8 milliards d'années. L'exploration de régions aussi éloignées de l'espace pourrait nous aider à comprendre quand les étoiles et les galaxies ont commencé à se former.

L'origine des galaxies est encore un mystère car les premiers objets qui se sont formés sont extrêmement faibles et dispersés dans le ciel. Le nouveau filtre de Roman, couplé au large champ de vision du télescope et à sa caméra sensible, pourrait nous aider à trouver suffisamment de galaxies de première génération pour comprendre la population dans son ensemble. Ensuite, les astronomes peuvent sélectionner des cibles de choix pour des missions telles que le télescope spatial James Webb afin de zoomer pour des observations de suivi plus détaillées.

Le nouveau filtre pourrait également fournir un autre moyen de déterminer la constante de Hubble, un nombre qui décrit la vitesse à laquelle l'univers s'étend. Cela a récemment suscité un débat parmi les astronomes, car différents résultats ont émergé de différentes mesures.

Les astronomes utilisent souvent un certain type d'étoiles appelées variables céphéides pour aider à déterminer le taux d'expansion. Ces étoiles s'illuminent et s'assombrissent périodiquement, et au début des années 1900, l'astronome américaine Henrietta Leavitt a remarqué une relation entre la luminosité d'une céphéide, c'est-à-dire sa luminosité intrinsèque moyenne et la durée du cycle.

Lorsque les astronomes détectent des céphéides dans des galaxies lointaines, ils peuvent déterminer des distances précises en comparant le réel, luminosité intrinsèque des étoiles à leur luminosité apparente de la Terre. Ensuite, les astronomes peuvent mesurer à quelle vitesse l'univers s'étend en voyant à quelle vitesse les galaxies à différentes distances s'éloignent.

Un autre type d'étoile, appelées variables RR Lyrae, ont une relation similaire entre leur luminosité réelle et le temps qu'il faut pour s'éclaircir, faible, et s'éclaircir à nouveau. Ils sont plus faibles que les Céphéides, et leur relation période-luminosité ne peut pas être facilement déterminée dans la plupart des longueurs d'onde de la lumière, mais Roman pourra les étudier grâce à son nouveau filtre. L'observation des étoiles RR Lyrae et Céphéides en lumière infrarouge pour déterminer les distances par rapport à d'autres galaxies peut aider à éliminer les divergences récemment révélées dans nos mesures du taux d'expansion de l'univers.

"L'amélioration de la vision de Roman dans l'infrarouge fournit aux astronomes un nouvel outil puissant pour explorer notre univers, " a déclaré McEnery. " En utilisant le nouveau filtre, nous ferons des découvertes sur une vaste zone, des galaxies lointaines jusqu'à notre voisinage local."